DE69307779T2 - Backlighting device - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hinterbeleuchtungsvorichtung für Paneele gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a backlighting device for panels according to the preamble of claim 1.
Seit kurzem werden Flüssigkristallanzeigevorrichtungen mit Hinterbeleuchtungsmechanismus, die flach sind und einfache Informationsanzeige ermöglichen, bei Laptop- oder buchförmigen Textverarbeitungsautomaten oder Computern verwendet. Der Hinterbeleuchtungsmechanismus macht sich bei allgemeiner Verwendung ein "Kantenbeleuchtungs"-Verfahren zu eigen, bei dem, wie Figur 1 zeigt, an einem Endabschnitt einer durchstrahlenden Lichtleitplatte eine Linearlichtquelle, z.B. eine Leuchtstoffröhre, angeordnet ist. Wie außerdem Figur 2 zeigt, ist eine Oberfläche der Lichtleitplatte oft teilweise mit einem Lichtstreumaterial beschichtet, das eine höhere Brechungszahl als das Lichtleitplattenmaterial aufweist, und die so beschichtete Oberfläche ist fast vollständig von einer Spiegelreflexionsplatte oder einer Lichtstreu-/-reflexionsplatte abgedeckt.Recently, liquid crystal display devices with a backlight mechanism, which are flat and enable easy information display, have been used in laptop or book-shaped word processors or computers. The backlight mechanism in general use adopts an "edge lighting" method in which, as shown in Figure 1, a linear light source such as a fluorescent tube is arranged at an end portion of a light guide plate passing through. Also, as shown in Figure 2, a surface of the light guide plate is often partially coated with a light diffusing material having a higher refractive index than the light guide plate material, and the thus coated surface is almost completely covered by a mirror reflection plate or a light diffusing/reflection plate.
Um andererseits die Leistung von Textverarbeitungssystemen oder Personalcomputern zu verbessern, bestehen harte Forderungen hinsichtlich Miniaturisieren, Sichtverbesserung und Erhöhung des Wirkungsgrades bei der Umwandlung des Energieverbräuchs in Leuchtdichte.On the other hand, to improve the performance of word processing systems or personal computers, there are strong demands on miniaturization, visibility improvement and increasing the efficiency of converting energy consumption into luminance.
Im Dokument US-A-5 050 946 ist eine universelle Hinterbeleuchtungsvorrichtung für ein Paneel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart. Diese Hinterbeleuchtungsvorrichtung ist mit einem parallel zur Rückseite einer Lichtleitröhre angeordneten Rückseitenreflektor ausgestattet, um das Licht von der Rückseite zurück durch die Lichtröhre und aus der vorderen Austrittsfläche zu reflektieren. Eine Ausführungsform dieser Hinterbeleuchtungsvorrichtung weist ein in U-Form um die als Lichtquelle dienende Lampe angeordnetes Formband auf, wobei die Innenseite des Bandes mit einem reflektierenden Band abgedeckt ist, durch das die beiden Bandenden an der Lichtröhre befestigt sind. Gemäß weiterer Ausführungsformen dieser bekannten Vorrichtung umgibt ein klares Akrylmaterial die Lampe und ist mit einer geeigneten Klebschicht an der Lichtröhre befestigt. Die Außenfläche des Akrylmaterials ist so mit einem Metallisiermaterial beschichtet, daß sie als Reflektor wirkt.Document US-A-5 050 946 describes a universal backlighting device for a panel according to the preamble of claim 1. This backlighting device is equipped with a rear reflector arranged parallel to the rear of a light guide tube in order to reflect the light from the rear back through the light tube and out the front exit surface. One embodiment of this backlighting device has a U-shaped molding band arranged around the lamp serving as the light source, the inside of the band being covered with a reflective band by which the two band ends are attached to the light tube. According to further embodiments of this known device, a clear acrylic material surrounds the lamp and is attached to the light tube with a suitable adhesive layer. The outer surface of the acrylic material is coated with a metallizing material so that it acts as a reflector.
In Hinsicht auf die bisherigen Darlegungen besteht eine Aufgabe dieser Erfindung in der Bereitstellung einer Hinterbeleuchtungsvorrichtung, die bezüglich ihrer Außenabmessungen sowohl eine stark verbesserte effektive Lichtemissionsfläche als auch einen höheren Wirkungsgrad bei der Umwandlung des Energieverbrauchs in Leuchtdichte aufweist.In view of the foregoing, an object of this invention is to provide a backlight device which, with respect to its external dimensions, has both a greatly improved effective light-emitting area and a higher efficiency in converting energy consumption into luminance.
Die Erfinder haben umfangreiche Untersuchungen über den Aufbau der in der Nähe einer Linearlichtquelle angeordneten Hinterbeleuchtungsvorrichtung und über die Leuchtdichtenverteilung der Lichtemissionsfläche der Lichtleitplatte durchgeführt und sind zu folgender Erkenntnis gelangt: Wenn die Verbindung des Endabschnittes der Reflexionsplatte oder des Reflexionsfilms mit der Lichtleitplatte sich in einem bestimmten Zustand befindet, weist die Hinterbeleuchtungsvorrichtung die effektivste Lichtemissionsfläche bezüglich ihrer Außenabmessungen und den besten Wirkungsgrad bei der Umwandlung des Energieverbrauchs in Leuchtdichte auf.The inventors have conducted extensive research on the structure of the backlight device arranged near a linear light source and on the luminance distribution of the light emitting surface of the light guide plate and have reached the following conclusion: When the connection of the end portion of the reflection plate or the reflection film to the light guide plate is in a certain state, the backlight device has the most effective light emitting surface in terms of its external dimensions and the best efficiency in converting energy consumption into luminance.
Auf der Grundlage dieser Erkenntnis wurde die genannte Aufgabe der Erfindung durch Kombination der im Anspruch 1 definierten Merkmale erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.On the basis of this knowledge, the stated object of the invention was achieved by combining the features defined in claim 1. Preferred embodiments of the invention are listed in the subclaims.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsformen eingehender beschrieben.The invention is described in more detail below with reference to the embodiments shown in the figures.
Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung den Aufbau einer Hinterbeleuchtungsvorrichtung in einer Ausführungsform dieser Erfindung.Figure 1 shows a perspective view of the structure of a backlight device in an embodiment of this invention.
Figur 2 zeigt die Schnittansicht der in Figur 1 abgebildeten Vorrichtung.Figure 2 shows the sectional view of the device shown in Figure 1.
Figur 3 zeigt zur Erläuterung die Anordnung einer die Linearlichtquelle abdeckenden Lichtstreu-/-reflexionsplatte und einen Endabschnitt der Lichtleitplatte der in den Beispielen 1 und 2 gemäß dieser Erfindung dargestellten Hinterbeleuchtungsvorrichtung.Figure 3 shows, for explanatory purposes, the arrangement of a light diffusion/reflection plate covering the linear light source and an end portion of the light guide plate of the backlight device shown in Examples 1 and 2 according to this invention.
Figur 4 zeigt zur Erläuterung die Anordnung einer die Linearlichtquelle abdeckenden Lichtstreu-/-reflexionsplatte und einen Endabschnitt der Lichtleitplatte der im Vergleichsbeispiel 1 dargestellten Hinterbeleuchtungsvorrichtung.Figure 4 shows, for explanatory purposes, the arrangement of a light diffusion/reflection plate covering the linear light source and an end portion of the light guide plate of the backlight device shown in Comparative Example 1.
Figur 5 zeigt zur Erläuterung die Anordnung einer die Linearlichtquelle abdeckenden Lichtstreu-/-reflexionsplatte und einen Endabschnitt der Lichtleitplatte der in den Vergleichsbeispielen 6, 7 und 8 beschriebenen Hinterbeleuchtungsvorrichtung.Figure 5 shows the arrangement of a light scattering/reflection plate covering the linear light source and an end section of the light guide plate of the comparative examples 6, 7 and 8 described backlighting device.
Die Figuren 1 und 2 zeigen perspektivisch bzw. in der Schnittansicht eine Ausführungsform der Erfindung. In diesen Figuren kennzeichnet das Bezugszeichen 1 eine Lichtleitplatte, die aus einem Material mit hoher Lichtübertragungseffiziens; z.B. Quarz, Glas, durchlässigem Natur- oder Kunstharz (z.B. Akrylharz) hergestellt wurde, und das Bezugszeichen 2 eine Lichtstreuplatte, die das von der Oberfläche (Vorderseite) der Lichtleitplatte 1 reflektierte Licht durch Streuen weiterleitet. Bei dieser Erfindung wird mindestens eine Lichtstreuplatte 2 verwendet.Figures 1 and 2 show an embodiment of the invention in perspective and in sectional view, respectively. In these figures, reference numeral 1 designates a light guide plate made of a material with high light transmission efficiency; e.g. quartz, glass, permeable natural or synthetic resin (e.g. acrylic resin), and reference numeral 2 designates a light diffusing plate that transmits the light reflected from the surface (front side) of the light guide plate 1 by scattering it. In this invention, at least one light diffusing plate 2 is used.
Eine große Fläche der Lichtleitplatte 1 hat eine Lichtstreufunktion. Diese Funktion ist z.B. gegeben durch Drucken von Punkten auf der Oberfläche der Lichtleitplatte mittels Farbe oder Drucktinte, die Lichtstreumaterial wie z.B. SiO&sub2;; BaSO&sub4; oder TiO&sub2; enthält. Alternativ dazu kann die Lichtstreufunktion durch Aufrauhen der Oberfläche der Lichtleitplatte, durch Bohren kleiner Löcher oder durch Erzeugen kleiner Erhebungen auf ihr, wie in Figur 2 bei 6 angedeutet, hergestellt werden, oder sie wird durch Dispergieren von stark streuendem Material wie Luft, SiO&sub2;, BaSO&sub4;, TiO&sub2;, Polymer in der Lichtleitplatte erzeugt.A large area of the light guide plate 1 has a light scattering function. This function is provided, for example, by printing dots on the surface of the light guide plate using paint or printing ink containing light scattering material such as SiO₂, BaSO₄ or TiO₂. Alternatively, the light scattering function can be produced by roughening the surface of the light guide plate, by drilling small holes or by creating small elevations on it, as indicated at 6 in Figure 2, or it is produced by dispersing strongly scattering material such as air, SiO₂, BaSO₄, TiO₂, polymer in the light guide plate.
Eine Spiegel- oder Lichtstreu-/-reflexionsplatte 3 ist so angeordnet, daß sie im wesentlichen die gesamte Rückseite der Lichtleitplatte bedeckt. Mit dem Bezugszeichen 4 sind Linearlichtquellen gekennzeichnet. Vorzugsweise sind die Linearlichtquellen 4 so entlang der Stirnflächen der Lichtleitplatte angeordnet, daß deren Mittelachsen parallel zu den Stirnflächen der Lichtleitplatte 1 verlaufen, um das von ihnen kommende Licht in letztere eintreten zu lassen. Außerdem sind die Oberflächen der Linearlichtquellen 4, ausgenommen ihre Abschnitte, die den Stirnflächen der Lichtleitplatte gegenüberliegen, mit einer Platte bzw. mit Filmen mit Spiegeloder Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 5 abgedeckt. Bei der Erfindung wird eine Platte oder ein Film 5, die bzw. der als Spiegel- oder Lichtstreu-/-reflexionselement 5 verwendet werden kann, zum Beispiel aus Silber, Aluminium, Platin, Nickel oder Chrom hergestellt, die eine Spiegelreflexion des Lichtes erzeugen; bevorzugt wird das Beschichten eines Plastfilms, z.B. eines Polyesterfilms, mit Silber oder Aluminium durch Vakuumbedampfen oder -zerstäuben. Die Verwendung der Spiegelreflexionsplatte oder des Spiegelreflexionsfilms 5 mit hoher Spiegelwirkung (Silber hat z.B. eine Spiegelwirkung von 90 bis 95º) und geringer Dicke (z.B. etwa 75 µm im Falle der Erzeugung einer Silberschicht auf einem handelsüblich erhältlichen Polyestermaterial durch Vakuumbedampfen) ermöglicht eine Erhöhung des Wirkungsgrades bei der Umwandlung des Energieverbrauchs in Leuchtdichte und eine Verringerung der Dicke der Linearlichtquellensektionen, die bisher größer ist als die der Lichtleitplattensektion. Der Wirkungsgrad bei der Umwandlung des Energieverbrauchs in Leuchtdichte kann weiter erhöht werden, wenn das von den Erfindern angemeldete Verfahren (japanische Patentanmeldung Nr. 67699/1991) in Verbindung mit den oben erwähnten Fakten angewendet wird.A mirror or light scattering/reflection plate 3 is arranged so that it covers substantially the entire back of the light guide plate. Linear light sources are identified by reference number 4. Preferably, the linear light sources 4 are arranged along the end faces of the light guide plate so that their central axes run parallel to the end faces of the light guide plate 1 in order to to allow incoming light to enter the latter. In addition, the surfaces of the linear light sources 4, except for their portions which are opposite to the end faces of the light guide plate, are covered with a plate or with films having a mirror or light scattering/reflection property 5. In the invention, a plate or film 5 which can be used as a mirror or light scattering/reflection element 5 is made, for example, of silver, aluminum, platinum, nickel or chromium, which produce a mirror reflection of the light; coating a plastic film, eg a polyester film, with silver or aluminum by vacuum vapor deposition or sputtering is preferred. The use of the mirror reflection plate or the mirror reflection film 5 having a high mirror effect (for example, silver has a mirror effect of 90 to 95 degrees) and a small thickness (for example, about 75 µm in the case of forming a silver layer on a commercially available polyester material by vacuum deposition) makes it possible to increase the efficiency of converting power consumption into luminance and to reduce the thickness of the linear light source sections, which is heretofore greater than that of the light guide plate section. The efficiency of converting power consumption into luminance can be further increased if the method applied for by the inventors (Japanese Patent Application No. 67699/1991) is applied in conjunction with the above-mentioned facts.
Bei einem Beispiel der Platte oder des Films mit Lichtstreu/-reflexionseigenschaft 5, die bzw. der die Linearlichtquelle 4 abdeckt, 5 wird einem Kunstharz, z.B. einem Polyesterharz mit Lichtstreu-/-reflexionscharakteristik, ein Lichtstreumaterial (wie SiO&sub2;, BaSO&sub4; oder TiO&sub2;) beigemischt. Bei einem weiteren Beispiel wird die Lichtstreufunktion durch Schäumen eines Kunstharzes, z.B. eines Polyesterharzes, erreicht. Bei noch einem weiteren Beispiel wird eine Aluminiumplatte mit dem oben genannten Lichtstreumaterial beschichtet. Das heißt, die Platte oder der Film mit Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 5 ist hinsichtlich des Materials nicht begrenzt; erforderlich ist nur, daß die Platte oder der Film die Eigenschaft hat, Licht ausreichend zu streuen und zü reflektieren.In one example of the plate or film having light scattering/reflection property 5 covering the linear light source 4, a light scattering material (such as SiO₂, BaSO₄ or TiO₂) is mixed into a synthetic resin, e.g. a polyester resin having light scattering/reflection characteristics. In another example, the light scattering function is achieved by foaming a synthetic resin, eg, a polyester resin. In still another example, an aluminum plate is coated with the above-mentioned light-diffusing material. That is, the plate or film having light-diffusing/reflecting property 5 is not limited in terms of material; all that is required is that the plate or film has the property of sufficiently scattering and reflecting light.
Die Verbindung des Endabschnittes 5a der oder des die Linearlichtquelle 4 abdeckenden Platte oder Films mit Spiegel- oder Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 5 mit der Lichtleitplatte 1 erfolgt wie in Figur 3 gezeigt, was ein besönderes Merkmal der Erfindung darstellt. Spezifischer ausgedrückt, ein Endabschnitt 5a der oder des die Linearlichtquelle 4 bedeckenden Platte oder Films 5 ist auf der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 durch ein doppelt beschichtetes Band oder einen Klebstoff 8 mit dem Endabschnitt der Lichtleitplatte 1 verbunden. Die Rückseite der Lichtleitplatte 1, die sich zumindest entgegengesetzt der Seite befindet, die mit einem Endabschnitt der Platte oder des Films 5 verbunden ist, wird jedoch über eine Luftschicht 11 durch die Platte oder den Film mit Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 3 abgedeckt. Diese Konstruktion ist in einem Plastgehäuse 10 untergebracht.The connection of the end portion 5a of the plate or film with mirror or light scattering/reflection property 5 covering the linear light source 4 to the light guide plate 1 is as shown in Figure 3, which is a special feature of the invention. More specifically, an end portion 5a of the plate or film 5 covering the linear light source 4 is connected to the end portion of the light guide plate 1 on the light exit side of the light guide plate 1 by a double-coated tape or an adhesive 8. However, the back of the light guide plate 1, which is at least opposite to the side connected to an end portion of the plate or film 5, is covered by the plate or film with light scattering/reflection property 3 via an air layer 11. This construction is housed in a plastic housing 10.
Der andere Endabschnitt 5b der oder des die Linearlichtquelle 4 abdeckenden Platte oder Films mit Spiegel- bzw. Lichtstreu/-reflexionseigenschaft 5 (der dem mit dem Endabschnitt der Lichtleitplatte 1 verbundenen Endabschnitt 5a entgegengesetzt angeordnet ist), ist z.B. an der in Figur 3 mit 9 gekennzeichneten Stelle mit der Außenfläche der Platte oder des Films mit Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 3 (die der Lichtleitplatte nicht gegenüberliegt) verbunden, ist mit der Platte oder dem Film 3 nicht verbunden oder wird von einer äußeren Stützvorrichtung so gehalten, daß die Platte oder der Film 5 die Linearlichtquelle 4 umgibt.The other end portion 5b of the plate or film with mirror or light scattering/reflection property 5 covering the linear light source 4 (which is arranged opposite to the end portion 5a connected to the end portion of the light guide plate 1) is connected, for example, at the point marked 9 in Figure 3 to the outer surface of the plate or film with light scattering/reflection property 3 (which is not opposite the light guide plate), is not connected to the plate or film 3 or is covered by a external support device so that the plate or film 5 surrounds the linear light source 4.
Die untere Fläche der Lichtleitplatte, außer dem über die Luftschicht durch die Platte oder den Film mit Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 5 abgedeckten Abschnitt, kann mit einer Platte oder einem Film mit Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 3 oder einer Spiegelreflexionsplatte oder einem Spiegelreflexionsfilm 3 abgedeckt werden.The lower surface of the light guide plate, except for the portion covered by the plate or film having light scattering/reflection property 5 via the air layer, may be covered with a plate or film having light scattering/reflection property 3 or a mirror reflection plate or film 3.
Die Platte oder der Film mit Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 3 kann beliebig ausgeführt sein, muß aber das Licht wie beschrieben streuen und reflektieren. Das heißt, die Herstellung kann durch Beimischen eines Lichtstreumaterials in ein Kunstharz, z.B. ein Polyesterharz, oder durch Schäumen eines Kunstharzes, z.B. eines Polyesterharzes zum Erreichen der Lichtstreufunktion erfolgen. Alternativ dazu kann eine mit dem beschriebenen Lichtstreumaterial beschichtete Aluminiumplatte verwendet werden. Das heißt, die Platte oder der Film 3 ist bezüglich des Materials nicht eingeschränkt; erforderlich ist nur, daß die Platte oder der Film die Fähigkeit hat, das darauf gerichtete Licht ausreichend zu streuen und zu reflektieren.The plate or film with light scattering/reflection property 3 can be of any design, but must scatter and reflect light as described. That is, it can be manufactured by mixing a light scattering material into a synthetic resin, e.g. a polyester resin, or by foaming a synthetic resin, e.g. a polyester resin, to achieve the light scattering function. Alternatively, an aluminum plate coated with the described light scattering material can be used. That is, the plate or film 3 is not limited in terms of material; all that is required is that the plate or film has the ability to sufficiently scatter and reflect the light directed onto it.
Die Spiegelreflexionsplatte oder der Spiegelreflexionsfilm 3 wird aus einem Material wie Silber und Aluminium hergestellt.The mirror reflection plate or mirror reflection film 3 is made of a material such as silver and aluminum.
Die zwischen der Rückseite der Lichtleitplatte 1 und der Platte oder dem Film mit Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 3 gebildete Luftschicht 11 ist in ihrer Dicke nicht besonders begrenzt. Um jedoch die Dicke der Hinterbeleuchtungsvorrichtung zu reduzieren, sollte die Luftschichtdicke minimiert werden und vorzugshalber 0,5 mm oder weniger betragen. Das heißt, die minimale Dicke kann so gewählt werden, daß die Luftmoleküle in Form einer Monomolekularschicht vorliegen.The air layer 11 formed between the back surface of the light guide plate 1 and the plate or film having light scattering/reflection property 3 is not particularly limited in thickness. However, in order to reduce the thickness of the backlight device, the air layer thickness should be minimized and preferably 0.5 mm or less. This means that the minimum thickness can be chosen so that the air molecules are in the form of a monomolecular layer.
Die Verbindung des Endabschnittes der Platte oder des Films mit Spiegel- oder Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 5 mit der Lichtleitplatte 1 (wie in Figur 3 mit dem Bezugszeichen 8 gekennzeichnet), sollte genügend breit sein, um eine hohe mechanische Festigkeit zu erhalten; bevorzugt wird jedoch eine möglichst geringe Breite.The connection of the end portion of the plate or film with mirror or light scattering/reflection properties 5 to the light guide plate 1 (as indicated in Figure 3 with reference number 8) should be sufficiently wide to obtain a high mechanical strength; however, a width as small as possible is preferred.
Als Linearlichtquelle 4 kann eine Leuchtstoffröhre, eine Wolframglühröhre, ein optischer Stab oder ein LED-Verband verwendet werden. Am besten eignet sich die Leuchtstoffröhre als Linearlichtquelle 4. Um der effektiven Lichtemissionsfläche eine gleichmäßige Leuchtdichtenverteilung zu geben und die elektrische Leistung ökonomisch zu nutzen, ist es ratsam, deren gleichförmigen Lichtemissionsabschnitt mit Ausnahme des Elektrodenabschnittes im wesentlichen genau so lang zu gestalten wie die Endabschnittsbreite der Lichtleitplatte 1, in deren Nähe die Linearlichtquelle 4 installiert ist.A fluorescent tube, a tungsten filament tube, an optical rod or an LED assembly can be used as the linear light source 4. The fluorescent tube is most suitable as the linear light source 4. In order to give the effective light emission surface a uniform luminance distribution and to use the electrical power economically, it is advisable to make its uniform light emission section, excluding the electrode section, substantially the same length as the end section width of the light guide plate 1 near which the linear light source 4 is installed.
Die Hinterbeleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung, die aus den wesentlichsten Komponenten wie oben beschrieben aufgebaut ist, soll bei Anzeigepaneelen, besonders bei Flüssigkristallanzeige-Paneelen verwendet werden. Diese Hinterbeleuchtungsvorrichtung sollte vorzugsweise folgende Konstruktionsmerkmale aufweisen:The backlight device according to this invention, which is constructed of the essential components as described above, is intended to be used in display panels, especially in liquid crystal display panels. This backlight device should preferably have the following design features:
Das in Figur 2 mit dem Bezugszeichen 6 gekennzeichnete Lichtstreumaterial wird auf der Oberfläche der Lichtleitplatte 1 in Form eines Punktmusters erzeugt. Die Punkte können jede Form haben, sie können in Kreisen, Rechtecken oder Querlinien angeordnet sein. Diese Punkte werden als Gittermuster erzeugt, wobei jeder Punkt an einer solchen Stelle angeordnet ist, an der zwei imaginäre Linien sich im rechten Winkel schneiden. Benachbarte sich schneidende Linien sollten einen Abstand von 0,5 bis 3 mm, vorzugsweise aber 0,8 bis 2 mm zueinander haben, wobei der geeignete Abstand in Übereinstimmung mit der Dicke der Lichtleitplatte 1 ausgewählt wird. Außerdem wird die Oberfläche der Lichtleitplatte 1 mit dem Lichtstreumaterial so beschichtet, daß der Abdeckgrad auf den Flächen nahe der Linearlichtquelle 4 vorzugsweise 1 bis 50 % und auf der von der Lichtquelle 4 am weitesten entfernten Fläche 20 bis 100 % beträgt. Die Lichtleitplatte 1 wird mit dem Lichtstreumaterial gewöhnlich so beschichtet, daß der Abdeckgrad sich mit dem Abstand von der Lichtquelle 4 allmählich vergrößert, beginnend an dem Endabschnitt der Lichtleit platte 1, in dessen Nähe die Linearlichtquelle 4 angeordnet ist. Der hier verwendete Begriff "Abdeckgrad" soll das Verhältnis der Fläche mit Lichtstreumaterial zur Oberfläche der Lichtleitplatte 1 ausdrücken.The light scattering material, identified in Figure 2 with the reference number 6, is produced on the surface of the light guide plate 1 in the form of a dot pattern. The dots can have any shape, they can be arranged in circles, rectangles or transverse lines. These dots are referred to as a grid pattern generated, each point being located at such a position where two imaginary lines intersect at right angles. Adjacent intersecting lines should be spaced apart from each other by 0.5 to 3 mm, but preferably 0.8 to 2 mm, the appropriate spacing being selected in accordance with the thickness of the light guide plate 1. In addition, the surface of the light guide plate 1 is coated with the light diffusing material so that the coverage rate is preferably 1 to 50% on the areas near the linear light source 4 and 20 to 100% on the area farthest from the light source 4. The light guide plate 1 is usually coated with the light diffusing material so that the coverage rate gradually increases with the distance from the light source 4, starting from the end portion of the light guide plate 1 near which the linear light source 4 is arranged. The term "coverage rate" used here is intended to express the ratio of the area with light diffusing material to the surface of the light guide plate 1.
Die Hinterbeleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist in ihren Abmessungen klein, hat bezüglich der Außenabmessungen eine große effektive Lichtemissionsfläche und weist eine ausgezeichnete Leuchtdichtenverteilung auf. Sie kann deshalb als Hinterbeleuchtungsvorrichtung mit einem hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung des Energieverbrauchs in Leuchtdichte verwendet werden.The backlight device according to the invention is small in size, has a large effective light-emitting area in terms of external dimensions, and has an excellent luminance distribution. It can therefore be used as a backlight device with a high efficiency in converting power consumption into luminance.
Zum besseren Verstehen der Erfindung werden nachfolgend konkrete Beispiele dafür und Vergleichsbeispiele beschrieben.To better understand the invention, concrete examples and comparative examples are described below.
Verwendet wurde die in Figur 1 gezeigte rechteckige Akrylplatte (205 mm x 160 mm) mit einer Stärke von 4 mm ("Delaglass (phonetic) A", hergestellt von Asahi Kasei K.K.). Eine Leuchtstoffröhre mit kalter Kathode 4 (eine normale Röhre von Harrison Denki K.K.) mit einem Durchmesser von 3,8 mm und einer Länge von 230 mm wurde in Längsrichtung an jedem Ende der rechteckigen Akrylplätte 1 angeordnet. Wie Figur 2 zeigt, wurde jede Leuchtstoffröhre so mit einem Silberfilm 5 umgeben, daß dieser einen Schlitz mit einer Breite von 4 mm zur Stirnfläche der Lichtleitplatte 1 gerichtet aufweist, durch den das Licht in die rechteckige Akrylplatte 1 (verwendet als Lichtleitplatte) über deren Stirnfläche eindringt.The rectangular acrylic plate (205 mm x 160 mm) with a thickness of 4 mm shown in Figure 1 was used ("Delaglass (phonetic) A", manufactured by Asahi Kasei KK). A cold cathode fluorescent tube 4 (a normal tube made by Harrison Denki KK) having a diameter of 3.8 mm and a length of 230 mm was arranged longitudinally at each end of the rectangular acrylic plate 1. As shown in Figure 2, each fluorescent tube was covered with a silver film 5 so as to have a slit having a width of 4 mm directed toward the end face of the light guide plate 1, through which the light penetrates into the rectangular acrylic plate 1 (used as a light guide plate) via the end face thereof.
Eine Lichtstreumaterial (Titanerde) enthaltende Tinte wurde im Siebdruckverfahren als ein aus kreisförmigen Punkten mit einer Teilung von 1 mm bestehendes Muster auf die Oberfläche der rechteckigen Akrylplatte 1 (verwendet als Lichtleitplatte) aufgebracht. Mittels CAD wurde ein Siebdruckbildträger so vorbereitet, daß das Beschichten mit Lichtstreumaterial an der Stelle mit Minimalwert (nahe der Linearlichtquelle) 20% und an der Stelle mit Maximalwert (Mitte der Lichtleitplatte) 95% betragen würde, wobei die Abdeckung vom Minimalwert bis zum Maximalwert im Mittelbereich allmählich ansteigt.An ink containing light-diffusing material (titanium oxide) was screen-printed as a pattern of circular dots with a pitch of 1 mm on the surface of the rectangular acrylic plate 1 (used as a light guide plate). A screen-printed image carrier was prepared using CAD so that the coverage of light-diffusing material would be 20% at the minimum value position (near the linear light source) and 95% at the maximum value position (center of the light guide plate), with the coverage gradually increasing from the minimum value to the maximum value in the center area.
Zum Abdecken der gesamten Fläche der mit dem Lichtstreumaterial beschichteten rechteckigen Akrylplatte 1 wurde eine weiße Lichtstreu-/-reflexionsplatte 3 aus Polyester mit einer Dicke von 0,13 mm ("Merinex (phonetic) 329" von der ICI Co.) angeordnet. Weiterhin wurde zum Abdecken im wesentlichen der gesamten Lichtaustrittsfläche der rechteckigen Akrylplatte 1 eine Lichtstreuplatte 2 aus Polykarbonat mit einer Dicke von 0,18 mm ("8B36" von der GE Co.) angeordnet, wobei deren aufgerauhte Fläche entgegengesetzt zur rechteckigen Akrylplatte 1 angeordnet war.To cover the entire surface of the rectangular acrylic plate 1 coated with the light diffusing material, a white light diffusing/reflecting plate 3 made of polyester having a thickness of 0.13 mm ("Merinex (phonetic) 329" made by ICI Co.) was arranged. Furthermore, to cover substantially the entire light-emitting surface of the rectangular acrylic plate 1, a light diffusing plate 2 made of polycarbonate having a thickness of 0.18 mm ("8B36" made by GE Co.) was arranged with its roughened surface opposite to the rectangular acrylic plate 1.
Mit einer von einem Wechselrichter gelieferten Wechselspannung wurde die Röhre mit kalter Kathode 4 mit einem konstanten Strom (Röhrenstrom 5 mA) gespeist und die dabei erzeugte Leuchtdichte mit einem Helligkeitsmeßgerät (Topcon BM-8) gemessen.The cold cathode tube 4 was fed with a constant current (tube current 5 mA) using an alternating voltage supplied by an inverter and the luminance produced was measured using a brightness meter (Topcon BM-8).
Wie Figur 3 zeigt, wurde der Endabschnitt 5a des Spiegelreflexionsfilms 5 (der die Lichtquelle 4 abdeckende Ag-Film) auf der Seite der Lichtaustrittsfläche der Lichtleitplatte 1 mittels eines doppelt beschichteten Bandes mit einer Breite von 3,5 mm und einer Dicke von 0,16 mm (WPT-Nr 750F von der Teraoka Seisakusho K.K.) an einem Endabschnitt der Lichtleitplatte 1 befestigt, gekennzeichnet mit 8 in Figur 3, und der Abschnitt auf der Rückseite der Lichtleitplatte 1, der entgegengesetzt dem mit dem doppelt beschichteten Band 8 verbundenen Abschnitt der Lichtleitplatte 1 verläuft, wurde über eine Luftschicht 11 mit einem Lichtstreu-/-reflexionsfilm 3 abgedeckt. Mit anderen Worten, der Ag-Film 5 wurde (bei 9) an der nicht zur Lichtleitplatte 1 zeigenden Oberfläche der Lichtstreu-/-reflexionsplatte 3 befestigt. In diesem Fall betrug die durchschnittliche Leuchtdichte im effektiven Lichtemissionsgebiet 1300 cd/m². Die abnormale Lichtemission, die in der Nähe des Endabschnittes 5a auf der Lichtaustrittsseite der mit dem Ag-Film verbundenen Lichtleitplatte 1 auftrat, endete in einem Abstand von 2 mm von der Linearlichtquelle 4 und ihre maximale Leuchtdichte betrug 1700 cd/m².As shown in Figure 3, the end portion 5a of the mirror reflection film 5 (the Ag film covering the light source 4) on the light-emitting surface side of the light guide plate 1 was attached to an end portion of the light guide plate 1, indicated at 8 in Figure 3, by means of a double-coated tape having a width of 3.5 mm and a thickness of 0.16 mm (WPT No. 750F from Teraoka Seisakusho K.K.), and the portion on the back of the light guide plate 1, which is opposite to the portion of the light guide plate 1 connected to the double-coated tape 8, was covered with a light diffusion/reflection film 3 via an air layer 11. In other words, the Ag film 5 was attached (at 9) to the surface of the light diffusion/reflection plate 3 not facing the light guide plate 1. In this case, the average luminance in the effective light emission area was 1300 cd/m². The abnormal light emission that occurred in the vicinity of the end portion 5a on the light exit side of the light guide plate 1 bonded to the Ag film ended at a distance of 2 mm from the linear light source 4, and its maximum luminance was 1700 cd/m².
Bei dieser Erfindung ist die effektive Lichtemissionsfläche 204 mm x 152 mm und damit im Vergleich zur verwendeten Lichtleitplatte 1 wesentlich größer; das heißt, ihr sich ab der Linie 4 mm von der Linearlichtquelle 4 entfernt erstreckender Bereich kann als effektiver Lichtemissionsbereich angesehen werden. Wenn außerdem der Fakt in Betracht gezogen wird, daß das doppelt beschichtete Band 8 eine Breite von 3,5 mm hat, kann der Bereich, der sich ab der Linie 0,5 mm von der Stelle erstreckt, an der auf der Lichtleitplatte 1 der Ag-Film 5 (verwendet als Spiegelreflexionsfilm) aufgelegt wurde, als effektiver Lichtemissionsbereich angesehen werden.In this invention, the effective light emission area is 204 mm x 152 mm and is thus significantly larger than that of the light guide plate 1 used; that is, its area extending from the line 4 mm away from the linear light source 4 can be regarded as the effective light emission area. In addition, when the fact that the double-coated tape 8 has a width of 3.5 mm is taken into consideration, the area extending from the line 0.5 mm from the position where the Ag film 5 (used as a mirror reflection film) is laid on the light guide plate 1 can be regarded as the effective light emitting area.
Nach dem Stand der Technik beträgt der Abstand 5 bis 10 mm anstatt der erwähnten 0,5 mm. Dadurch ist der effektivelichtemissionsbereich bezüglich der Außenabmessungen ausreichend groß.According to the state of the art, the distance is 5 to 10 mm instead of the 0.5 mm mentioned. This means that the effective light emission area is sufficiently large in relation to the external dimensions.
Wie in Figur 4 gezeigt, wurde eine Hinterbeleuchtungsvorrichtung hergestellt, die der im beschriebenen konkreten Beispiels 1 im Aufbau gleicht, mit der Ausnahme, daß der Endabschnitt 5b des AG-Films 5 durch das doppelt beschichtete Band 9 so mit dem Endabschnitt des Lichtstreu-/-reflexionsfilm 3 verbunden worden war, daß der Endabschnitt der Rückseite der Lichtleitplatte 1 durch eine Luftschicht vom Ag-Film 5 abgedeckt wurde (wobei der Ag-Film 5 auf der Rückseite der Lichtleitplatte im wesentlichen die gleiche Fläche hat wie der Ag- Film 5 auf der Vorderseite). Bei diesem Vergleichsbeispiel betrug die durchschnittliche Leuchtdichte 1270 cd/m². Die auf der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 in der Nähe des Endabschnittes 5a des AG-Films 5 (verwendet als Spiegelreflexionsfilm 5) auftretende abnormale Lichtemission endete bei etwa 6 mm von der Linearlichtquelle 4 entfernt, wobei ihre maximale Leuchtdichte 2400 cd/m² betrug.As shown in Figure 4, a backlight device was manufactured which was similar in structure to that described in the specific example 1, except that the end portion 5b of the Ag film 5 was bonded to the end portion of the light diffusing/reflecting film 3 by the double-coated tape 9 so that the end portion of the back surface of the light guide plate 1 was covered by an air layer of the Ag film 5 (the Ag film 5 on the back surface of the light guide plate has substantially the same area as the Ag film 5 on the front surface). In this comparative example, the average luminance was 1270 cd/m². The abnormal light emission occurring on the light-output side of the light guide plate 1 near the end portion 5a of the AG film 5 (used as the mirror reflection film 5) ended at about 6 mm from the linear light source 4, and its maximum luminance was 2400 cd/m².
Bei abgenommener Lichtstreuplatte 2 war zu erkennen, daß der abnormale Lichtemissionsbereich schräg lag, und als Ursache für das Auftreten der abnormalen Lichtemission konnte folgendes festgestellt werden: Das in die Lichtleitplatte 1 über ihre an die Linearlichtquelle 4 angrenzende Stirnfläche eintretende Licht unterliegt einer Streuung/Reflexion, ausgelöst durch das in Figur 3 mit 8 gekennzeichnete, doppelt beschichtete Band, mit dem der Spiegelreflexionsfilm 5 an der Oberfläche der Lichtleitplatte 1 befestigt ist. Das heißt, das doppelt beschichtete Band wirkt als Lichtstreuelement. Dadurch emittiert das in Figur 3 mit 8 gekennzeichnete, doppelt beschichtete Band selbst abnormal Licht. Das auf diese Weise emittierte Licht wird vorn Ag-Film 5 (dem Spiegelreflexionsfilm 5) auf der Seite der Lichtleitplatte 1 reflektiert, die sich entgegengesetzt der mit dem doppelt beschichteten Band 8 verbundenen Seite befindet. Dieses reflektierte Licht kehrt in die Nähe des doppelt beschichteten Bandes 8 zurück, wo es gestreut und reflektiert wird. Das auf diese Weise gestreute und reflektierte Licht bildet mit der Oberfläche der Lichtleitplatte 1 einen Winkel, der kleiner ist als der kritische Brechungswinkel, so daß das Licht direkt neben dem doppelt beschichteten Band 8 austritt. Das ist der Grund für das Auftreten der abnormalen Lichtemission.When the light diffusion plate 2 was removed, it was seen that the abnormal light emission area was slanted, and the reason for the occurrence of the abnormal light emission could be as follows: It can be found that the light entering the light guide plate 1 through its end face adjacent to the linear light source 4 undergoes scattering/reflection caused by the double-coated tape indicated at 8 in Figure 3 by which the specular reflection film 5 is attached to the surface of the light guide plate 1. That is, the double-coated tape acts as a light scattering element. As a result, the double-coated tape itself indicated at 8 in Figure 3 emits light abnormally. The light thus emitted is reflected by the Ag film 5 (the specular reflection film 5) on the side of the light guide plate 1 which is opposite to the side connected to the double-coated tape 8. This reflected light returns to the vicinity of the double-coated tape 8 where it is scattered and reflected. The light thus scattered and reflected forms an angle with the surface of the light guide plate 1 which is smaller than the critical angle of refraction, so that the light exits directly adjacent to the double-coated tape 8. This is the reason for the occurrence of abnormal light emission.
Bei dem konkreten Beispiel 1 wird das vom doppelt beschichteten Band 8 emittierte Licht durch die Lichtstreu-/-reflexionsplatte 3 auf der Seite der Lichtleitplatte 1 gestreut und reflektiert, die sich entgegengesetzt der mit dem doppelt beschichteten Band 8 verbundenen Seite befindet (bei der Streuung/Reflexion, die sich von der Spiegelreflexion unterscheidet, wird das Licht nicht regelmäßig reflektiert; das heißt, das auf die reflektierende Fläche gerichtete Licht wird in viele Richtungen reflektiert). Demzufolge ist die Anzahl der in die Nähe des doppelt beschichteten Bandes 8 zurückgeworfenen Lichtstrahlen sehr klein; das heißt, ein größerer Teil der Lichtstrahlen bildet mit der Oberfläche der Lichtleitplatte Winkel, die größer sind als der kritische Brechungswinkel, so daß dies zur Verbesserung der gleichmäßigen planaren Lichtemission auf der effektiven Lichtemissionsfläche beiträgt.In the specific example 1, the light emitted from the double-coated tape 8 is scattered and reflected by the light scattering/reflection plate 3 on the side of the light guide plate 1 opposite to the side connected to the double-coated tape 8 (in the scattering/reflection, which is different from the specular reflection, the light is not reflected regularly; that is, the light directed to the reflecting surface is reflected in many directions). As a result, the number of light rays reflected near the double-coated tape 8 is very small; that is, a larger part of the light rays form a light-emitting diode with the surface of the light guide plate. Angles larger than the critical refractive angle, so that this contributes to improving the uniform planar light emission on the effective light emitting surface.
Bereitgestellt wurde eine Hinterbeleuchtungsvorrichtung, die in ihrem Aufbau der im Vergleichsbeispiel 1 beschriebenen Vorrichtung gleicht, mit der Ausnahme, daß der Ag-Film 5 auf der Rückseite der Lichtleitplatte 1 einen schwarzen Anstrich erhalten hatte. Die durchschnittliche Leuchtdichte betrug 1265 cd/m².A backlight device was prepared which was constructed in the same way as that described in Comparative Example 1, except that the Ag film 5 on the back of the light guide plate 1 was painted black. The average luminance was 1265 cd/m².
In der Nähe des Endabschnittes des Spiegelreflexionsfilms auf der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte trat keine abnormale Lichtemission auf und die Leuchtdichte war gering. Der Bereich mit geringer Leuchtdichte endete bei etwa 6 mm von der Linearlichtquelle entfernt und seine minimale Leuchtdichte betrug 850 cd/m².Near the end portion of the mirror reflection film on the light-output side of the light guide plate, no abnormal light emission occurred and the luminance was low. The low luminance area ended at about 6 mm from the linear light source and its minimum luminance was 850 cd/m2.
Bereitgestellt wurde eine Hinterbeleuchtungsvorrichtung, die in ihrem Aufbau der im Vergleichsbeispiel 1 beschriebenen Vorrichtung gleicht, mit der Ausnahme, daß vor dem Verbinden des AG-Films 5 mit dem Endabschnitt der Lichtleitplatte 1 auf deren Lichtaustrittsseite dieser Endabschnitt einen schwarzen Anstrich erhalten hatte. In diesem Fall betrug die durchschnittliche Leuchtdichte 1000 cd/m². In der Nähe des Endabschnittes des Spiegelreflexionsfilms 5 auf der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 trat keine abnormale Lichtemission auf und die Leuchtdichte war gering. Der Bereich mit geringer Leuchtdichte endete etwa 6 mm von der Linearlichtquelle entfernt und seine minimale Leuchtdichte betrug 550 cd/m².A backlight device was prepared which was similar in structure to that described in Comparative Example 1, except that before bonding the AG film 5 to the end portion of the light guide plate 1 on the light-output side thereof, the end portion was painted black. In this case, the average luminance was 1000 cd/m². In the vicinity of the end portion of the mirror reflection film 5 on the light-output side of the light guide plate 1, no abnormal light emission occurred and the luminance was low. The area low luminance ended about 6 mm from the linear light source and its minimum luminance was 550 cd/m².
Bei der Bereitstellung einer Hinterbeleuchtungsvorrichtung war die im Vergleichsbeispiel 1 beschriebene Vorrichtung so modifiziert worden, daß die Befestigung des AG-Films 5 auf beiden Oberflächen der Lichtleitplatte 1 erfolgte, während der übrige Aufbau der im konkreten Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung entsprach. In diesem Fall betrug die durchschnittliche Leuchtdichte 1200 cd/m². Die abnormale Lichtemission in der Nähe des Endabschnittes des Spiegelreflexionsfilms 5 auf der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 endete bei etwa 8 mm von der Linearlichtquelle 4 entfernt und ihre maximale Leuchtdichte betrug 2700 cd/m².In preparing a backlight device, the device described in Comparative Example 1 was modified so that the AG film 5 was attached to both surfaces of the light guide plate 1, while the other structure was the same as that described in Concrete Example 1. In this case, the average luminance was 1200 cd/m². The abnormal light emission near the end portion of the specular reflection film 5 on the light-output side of the light guide plate 1 ended at about 8 mm from the linear light source 4, and its maximum luminance was 2700 cd/m².
Es wurde eine Hinterbeleuchtungsvorrichtung bereitgestellt, deren Aufbau der im konkreten Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung entsprach, mit der Ausnahme, daß bei dem in Figur 3 mit 8 gekennzeichneten Endabschnitt 5a des AG-Films 5 auf der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 anstatt des doppelt beschichteten Bandes 8 eine Stützplatte aus Eisen mit einer Dicke von 1 mm, einer Breite von 3 mm und einer Länge von 240 mm so verwendet wurde, daß dieser über eine Luftschicht auf der Lichtaustrittsfläche der Lichtleitplatte auflag. Es war schwierig, ihn durch die Eisenplatte abzustützen und unmöglich, die durchschnittliche Leuchtdichte genau zu messen. Die abnormale Lichtemission in der Nähe des Endabschnittes des Spiegelreflexionsfilms auf der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte veränderte sich mit dem durch die Eisenplatte aufgebrachten Druck.A backlight device was prepared having the same structure as that described in Concrete Example 1, except that in the end portion 5a of the AG film 5 on the light-output side of the light guide plate 1, indicated by 8 in Fig. 3, a support plate made of iron having a thickness of 1 mm, a width of 3 mm and a length of 240 mm was used instead of the double-coated tape 8 so as to be supported on the light-output surface of the light guide plate via an air layer. It was difficult to support it by the iron plate and impossible to accurately measure the average luminance. The abnormal light emission near the end portion of the mirror reflection film on the light-output side of the light guide plate changed with the pressure applied by the iron plate.
Um die Hinterbeleuchtungsvorrichtung zu miniaturisieren, wur de die Platte von beiden Seiten herangeführt; in der Mitte war der Druck jedoch nicht ausreichend, so daß die abnormale Lichtemission in einem Bereich von 5 bis 10 mm von der Linearlichtquelle entfernt auftrat und seine maximale Leuchtdichte 5000 cd/m² betrug. Die Platte war demzufolge für ein Miniaturisieren der Hinterbeleuchtungsvorrichtüng besonders hinsichtlich der Reduzierung der Dicke nicht geeignet.In order to miniaturize the backlight device, the plate was brought in from both sides, but the pressure in the middle was insufficient, so that the abnormal light emission occurred in a range of 5 to 10 mm from the linear light source and its maximum luminance was 5000 cd/m². The plate was therefore not suitable for miniaturizing the backlight device, especially in terms of reducing the thickness.
Wie in Figur 3 gezeigt, wurde eine Hinterbeleuchtungsvorrichtung vorbereitet, die in ihrem Aufbau der im konkreten Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung entsprach, mit der Ausnahme, daß jede Lichtquelle 4 anstatt mit dem AG-Film 5 mit einem Lichtstreu-/-reflexionsfilm 5 ("Merinex (phonetic) 329" von der ICI Co.) abgedeckt worden war. Ein Endabschnitt 5a des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 5 war mit einem Endabschnitt der Lichtleitplatte 1 auf deren Lichtaustrittsseite durch ein doppelt beschichtetes Band mit einer Breite von 3,5 mm und einer Dicke von 0,16 mm (WPT-Nr. 750F von der Teraoka Seisakusho K.K.), wie mit 8 gekennzeichnet verbunden worden. Der restliche Teil diente zum Abdecken der Lichtquelle 4. Der andere Endabschnitt 5b des Films 5 war mit dem Endabschnitt des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 3, der die Oberfläche der teilweise mit dem Lichtstreumaterial beschichteten Lichtleitplatte 1 abdeckte, auf dessen Rückseite mit dem doppelt beschichteten Band 9 so verbunden worden, daß die Vorderfläche des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 3 sich der Lichtleitplatte 1 gegenüber befand und der Lichtstreu-/-reflexionsfilm 3 über eine Luftschicht 11 an der Lichtleitplatte anlag. Gemessen wurde die Leuchtdichte der Vorrichtung. Die durchschnittliche Leuchtdichte von 99 Punkten (gleichmäßig verteilt) im effektiven Lichtemissionsgebiet betrug 1300 cd/m². Die abnormale Lichtemission in der Nähe des Endabschnittes des Lichtstreu/-reflexionsfilms 5 auf der Lichtaustrittsfläche der Lichtleitplatte 1 endete innerhalb von 2 mm von der Linearlichtquelle 4 entfernt und ihre maximale Leuchtdichte betrug 1700 cd/m².As shown in Fig. 3, a backlight device was prepared which was the same in structure as that described in Concrete Example 1 except that each light source 4 was covered with a light diffusing/reflecting film 5 ("Merinex (phonetic) 329" by ICI Co.) instead of the AG film 5. An end portion 5a of the light diffusing/reflecting film 5 was bonded to an end portion of the light guide plate 1 on the light-output side thereof by a double-coated tape having a width of 3.5 mm and a thickness of 0.16 mm (WPT No. 750F by Teraoka Seisakusho KK) as indicated at 8. The remaining part served to cover the light source 4. The other end portion 5b of the film 5 was bonded to the end portion of the light scattering/reflection film 3, which covered the surface of the light guide plate 1 partially coated with the light scattering material, on the back side thereof with the double-coated tape 9 in such a way that the front surface of the light scattering/reflection film 3 was opposite to the light guide plate 1 and the light scattering/reflection film 3 was Air layer 11 was applied to the light guide plate. The luminance of the device was measured. The average luminance of 99 points (uniformly distributed) in the effective light emission area was 1300 cd/m². The abnormal light emission near the end portion of the light scattering/reflection film 5 on the light exit surface of the light guide plate 1 ended within 2 mm from the linear light source 4 and its maximum luminance was 1700 cd/m².
Vergleichsbeispiel 6Comparison example 6
Wie in Figur 5 gezeigt, war eine Vorrichtung vorbereitet worden, die in ihrem Aufbau der im konkreten Beispiel 2 be schriebenen Vorrichtung entsprach, mit der Ausnahme, daß der Teil der Lichtleitplattenrückseite, der sich der Verbindung des Endabschnittes 5b des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 5 mit der Oberfläche der Lichtleitplatte 1 gegenüber befand, über eine Luftschicht mit einem Spiegelreflexionsfilm 20 (ein von der Nakai Kogyo K.K. hergestellter Ag-Film) abgedeckt worden war. Die durchschnittliche Leuchtdichte betrug 1270 cd/m². Die abnormale Lichtemission in der Nähe des Endabschnittes des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 3 auf der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 endete bei etwa 6 mm von der Linearlichtquelle 4 entfernt und ihre maximale Leuchtdichte betrug 2400 cd/m².As shown in Figure 5, a device was prepared which had the same structure as that described in Concrete Example 2, except that the part of the light guide plate back surface opposite to the connection of the end portion 5b of the light diffusing/reflecting film 5 with the surface of the light guide plate 1 was covered with a mirror reflection film 20 (an Ag film manufactured by Nakai Kogyo K.K.) through an air layer. The average luminance was 1270 cd/m². The abnormal light emission near the end portion of the light diffusing/reflecting film 3 on the light-output side of the light guide plate 1 ended at about 6 mm from the linear light source 4, and its maximum luminance was 2400 cd/m².
Bei abgenommener Lichtstreuplatte 2 wurde ein schräg liegender abnormaler Lichtemissionsbereich beobachtet und für das Auftreten der abnormalen Lichtemission wurde folgende Ursache ermittelt: Das Licht, das über die an die Linearlichtquelle 4 grenzende Stirnfläche der Lichtleitplatte 1 in diese eindringt, unterliegt einer Streuung/Reflexion, hervorgerufen durch das den Lichtstreu-/-reflexionsfilm 5 mit der Oberfläche der Lichtleitplatte 1 verbindende, doppelt beschichtete Band. Das heißt, das doppelt beschichtete Band 8 wirkt als Lichtstreuelement. Deshalb emittiert das doppelt beschichtete Band selbst abnormal Licht. Das auf diese Weise emittierte Licht wird vom Spiegelreflexionsfilm 20 auf der Seite der Lichtleitplatte 1, die sich entgegengesetzt der mit dem doppelt beschichteten Band 8 versehenen Seite befindet, regelmäßig reflektiert. Das so reflektierte Licht gelangt in die Nähe des doppelt beschichteten Bandes zurück, wo es gestreut und reflektiert wird. Demzufolge bildet das Licht mit der Oberfläche der Lichtleitplatte einen Winkel, der kleiner ist als der Brechungswinkel, und tritt daher direkt neben dem doppelt beschichteten Band aus. Das ist die Ursache für das Auftreten der abnormalen Lichtemission.When the light diffusion plate 2 was removed, an oblique abnormal light emission area was observed and the following cause for the occurrence of the abnormal light emission was determined: The light that penetrates the light guide plate 1 via the end face adjacent to the linear light source 4 is subject to scattering/reflection caused by by the double-coated tape connecting the light scattering/reflection film 5 to the surface of the light guide plate 1. That is, the double-coated tape 8 functions as a light scattering element. Therefore, the double-coated tape itself emits light abnormally. The light thus emitted is regularly reflected by the mirror reflection film 20 on the side of the light guide plate 1 opposite to the side provided with the double-coated tape 8. The light thus reflected returns to the vicinity of the double-coated tape where it is scattered and reflected. As a result, the light forms an angle with the surface of the light guide plate which is smaller than the angle of refraction and therefore exits right next to the double-coated tape. This is the cause of the occurrence of the abnormal light emission.
In dem konkreten Beispiel 2 wird das Licht vom doppelt beschichteten Band 8 durch die Streu-/Reflexionsplatte 3 auf der Seite der Lichtleitplatte 1 gestreut und reflektiert, die sich entgegengesetzt der Seite mit dem darauf angeordneten, doppelt beschichteten Band 8 befindet (bei der Streuung/Reflexion, die sich von der Spiegelreflexion unterscheidet, wird das Licht nicht gleichmäßig reflektiert; das heißt, das auf die reflektierende Fläche auftreffende Licht wird in viele Richtungen reflektiert). Deshalb ist Anzahl der in die Nähe des doppelt beschichteten Bandes zurückgeworfenen Lichtstrahlen gering, was zur Verbesserung der gleichmäßigen planaren Lichternission im effektiven Lichtemissionsgebiet beiträgt.In the specific example 2, the light from the double-coated tape 8 is scattered and reflected by the scattering/reflection plate 3 on the side of the light guide plate 1 that is opposite to the side with the double-coated tape 8 arranged thereon (in the scattering/reflection, which is different from the specular reflection, the light is not reflected uniformly; that is, the light incident on the reflecting surface is reflected in many directions). Therefore, the number of light rays reflected to the vicinity of the double-coated tape is small, which contributes to improving the uniform planar light emission in the effective light emission area.
Wie in Figur 5 gezeigt, wurde eine Hinterbeleuchtungsvorrichtung bereitgestellt, die in ihrem Aufbau der im konkreten Beispiel 2 beschriebenen Vorrichtung entspricht, mit der Ausnahme, daß der Rückseitenabschnitt der Lichtleitplatte 1, der sich entgegengesetzt dem Vorderseitenabschnitt mit dem daran befestigten, doppelt beschichteten Band 8 befindet, über eine Luftschicht mit einem schwarzen Film 21 abgedeckt worden war. Diese Vorrichtung wurde einer Leuchtdichtemessung unterzogen. Die durchschnittliche Leuchtdichte betrug 1265 cd/m². In der Nähe des Endabschnittes des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 5 war auf der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 keine abnormale Lichtemission zu verzeichnen und die Leuchtdichte war gering. Der Bereich mit geringer Leuchtdichte endete bei etwa 6 mm von der Linearlichtquelle entfernt und seine minimale Leuchtdichte betrug 850 cd/m².As shown in Figure 5, a backlight device was prepared which was the same in structure as that described in Concrete Example 2, except that the rear surface portion of the light guide plate 1, which is opposite to the front surface portion having the double-coated tape 8 attached thereto, was covered with a black film 21 through an air layer. This device was subjected to luminance measurement. The average luminance was 1265 cd/m². In the vicinity of the end portion of the light diffusing/reflecting film 5, on the light-output side of the light guide plate 1, there was no abnormal light emission and the luminance was low. The low luminance region ended at about 6 mm from the linear light source and its minimum luminance was 850 cd/m².
Wie in Figur 5 gezeigt, wurde eine Hinterbeleuchtungsvorrichtung bereitgestellt, die in ihrem Aufbau der im Vergleichsbeipiel 6 beschriebenen Vorrichtung entspricht, mit der Ausnahme, daß die Verbindung des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 5 mit der Lichtleitplatte 1 einen schwarzen Anstrich erhalten hatte. Bei der an der Vorrichtung durchgeführten Leuchdichtemessung wurde eine durchschnittliche Leuchtdichte von 1000 cd/m² ermittelt. In der Nähe des Endabschnittes des Lichtstreu-/-reflexionsfilms trat auf der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte keine abnormale Lichtemission auf und die Leuchtdichte war gering. Der Bereich geringer Leuchtdichte endete bei etwa 6 mm von der Linearlichtquelle entfernt und seine minimale Leuchtdichte betrug 550 cd/m².As shown in Figure 5, a backlight device was prepared which was the same in structure as that described in Comparative Example 6, except that the joint of the light diffusing/reflecting film 5 and the light guide plate 1 was painted black. The luminance measurement performed on the device showed an average luminance of 1000 cd/m². In the vicinity of the end portion of the light diffusing/reflecting film on the light-output side of the light guide plate, no abnormal light emission occurred and the luminance was low. The low luminance region ended at about 6 mm from the linear light source and its minimum luminance was 550 cd/m².
Als Hinterbeleuchtungsvorrichtung wurde die im Vergleichsbeispiel 6 beschriebene Vorrichtung dahingehend modifiziert, daß der Endabschnitt des Spiegelreflexionsfilms 20 mit der Lichtleitplatte 1 verbunden worden war, während die restliche Konstruktion der im konkreten Beispiel 2 beschriebenen Vorrichtung entsprach. Die durchschnittliche Leuchtdichte betrug 1200 cd/m². Die abnormale Lichtemission in der Nähe des Endabschnittes 5a des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 5 auf der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte endete bei etwa 8 mm von der Linearlichtquelle entfernt und ihre maximale Leuchtdichte betrug 2700 cd/m².As a backlight device, the device described in Comparative Example 6 was modified in that the end portion of the mirror reflection film 20 was bonded to the light guide plate 1, while the rest of the construction was the same as that described in Concrete Example 2. The average luminance was 1200 cd/m². The abnormal light emission near the end portion 5a of the light diffusion/reflection film 5 on the light-output side of the light guide plate ended at about 8 mm from the linear light source, and its maximum luminance was 2700 cd/m².
Es wurde eine Hinterbeleuchtungsvorrichtung bereitgestellt, die in ihrem Aufbau der im konkreten Beispiel 2 beschriebenen Vorrichtung entsprach, mit der Ausnahme, daß der Endabschnitt des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 5 über eine Luftschicht auf die Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 ohne das doppelt beschichtete Band aufgelegt und diese Verbindung durch eine Eisenplatte mit einer Dicke von 1 mm, einer Breite von 3 mm und einer Länge von 240 mm unterstützt worden war. In der Praxis stellte sich die Unterstützung der Verbindung mittels der Eisenplätte als schwierig heraus und es war unmöglich, die durchschnittliche Leuchtdichte genau zu messen. Die abnormale Lichtemission in der Nähe des Endabschnittes des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 5 auf der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 änderte sich mit dem von der Eisenplatte aufgebrachten Druck.A backlight device was prepared, which was the same in structure as that described in Concrete Example 2, except that the end portion of the light diffusing/reflecting film 5 was laid over an air layer on the light-output side of the light guide plate 1 without the double-coated tape, and this bond was supported by an iron plate having a thickness of 1 mm, a width of 3 mm and a length of 240 mm. In practice, the support of the bond by the iron plate was difficult and it was impossible to measure the average luminance accurately. The abnormal light emission near the end portion of the light diffusing/reflecting film 5 on the light-output side of the light guide plate 1 changed with the pressure applied by the iron plate.
Um die Hinterbeleuchtungsvorrichtung zu miniaturisieren, wurde die Platte von beiden herangeführt; in der Mitte erwies der Druck sich jedoch als unzureichend, die abnormale Lichtemission trat im Bereich 5 bis 10 mm von der Linearlichtquelle entfernt auf und die maximale Leuchtdichte betrug 5000 cd/m². Daher war die Platte für ein Miniaturisieren der Hinterbe- leuchtungsvorrichtung, besonders hinsichtlich der Verringerung der Dicke, nicht geeignet.In order to miniaturize the backlight device, the plate was brought in from both sides; however, the pressure in the middle was insufficient, the abnormal light emission occurred in the range of 5 to 10 mm from the linear light source, and the maximum luminance was 5000 cd/m2. Therefore, the plate was not suitable for miniaturizing the backlight device, especially in terms of reducing the thickness.
Die vorangegangene Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wurde zum Zwecke der Darstellung und Erläuterung vorgenommen. Damit ist die Erfindung weder ausgeschöpft noch auf die offenbarte präzise Form begrenzt, und Modifizierungen und Veränderungen sind im Sinne der vorherigen Erläuterungen möglich oder können aus der praktischen Nutzung der Erfindung abgeleitet werden. Die Ausführungsformen wurden zur Erklärung der Prinzipien der Erfindung und ihrer praktischen Anwendung ausgewählt und beschrieben, um dem mit dieser Thematik vertrauten Experten die Möglichkeit zu geben, diese Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen für die besonders geeigneten Anwendungsfälle zu nutzen. Mit den beigefügten Ansprüchen und deren Äquivalenten soll der Geltungsbereich der Erfindung definiert werden.The foregoing description of preferred embodiments of the invention has been presented for purposes of illustration and explanation. The invention is not intended to be exhaustive or limited to the precise form disclosed, and modifications and variations are possible in light of the foregoing teachings or may be learned from practice of the invention. The embodiments were chosen and described to explain the principles of the invention and their practical application in order to enable one skilled in the art to utilize this invention in various embodiments and with various modifications for particularly suitable uses. The appended claims and their equivalents are intended to define the scope of the invention.
Bei der oben beschriebenen Hinterbeleuchtüngsvorrichtung für ein Paneel der Seitenlichtart wird ein Endabschnitt des eine Linearlichtquelle abdeckenden Spiegel- oder Lichtstreu-/-reflexionsfilms mit einem Endabschnitt einer Lichtleitplatte auf deren Lichtaustrittsseite und in der Nähe der Linearlichtquelle verbunden und ein Lichtstreu-/-reflexionsfilrn über eine Luftschicht auf den Abschnitt der Rückseite der Lichtleitplatte gelegt, der dieser Verbindung entspricht. Die Hinterbeleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung ist klein in ihren Abmessungen, hat eine große effektive Lichtemissionsfläche im Vergleich zu ihren Außenabmessungen und weist eine ausgezeichnete Leuchtdichtenverteilung auf. Demzufolge kann sie als Hinterbeleuchtungsvorrichtung mit hohem Wirkungsgrad bei der Umwandlung des Energieverbrauchs in Leuchtdichte verwendet werden.In the above-described backlight device for a side light type panel, an end portion of the mirror or light diffusing/reflecting film covering a linear light source is connected to an end portion of a light guide plate on its light-output side and near the linear light source, and a light diffusing/reflecting film is laid on the portion of the back of the light guide plate corresponding to this connection via an air layer. The backlight device according to this invention is small in size, has a large effective light emitting area compared to its external dimensions, and has an excellent luminance distribution. Accordingly, it can be used as a backlight device having a high efficiency in converting power consumption into luminance.
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